鞘內(nèi)注射黃芪注射液對大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)干細胞的影響研究

舒建中

(重慶市中醫(yī)院，重慶 400021)

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鞘內(nèi)注射黃芪注射液對大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)干細胞的影響研究

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(重慶市中醫(yī)院，重慶 400021)

目的探討鞘內(nèi)注射黃芪注射液對大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)干細胞的影響。方法將80只健康SD大鼠隨機分為假手術(shù)組、缺血再灌注組、黃芪注射液鞘內(nèi)注射組以及黃芪注射液腹腔注射組，每組20只。除假手術(shù)組外，其余組均建立大腦中動脈永久梗死性模型；黃芪注射液鞘內(nèi)注射組和黃芪注射液腹腔注射組分別給予黃芪注射液鞘內(nèi)注射和腹腔注射，假手術(shù)組和缺血再灌注組鞘內(nèi)注射生理鹽水，采用免疫組化法檢測各組大鼠腦組織神經(jīng)上皮干細胞蛋白(Nestin)表達情況。結(jié)果假手術(shù)組術(shù)后1 h、2 h、8 h、24 h神經(jīng)功能評分均為0分，而缺血再灌注組、黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組隨著術(shù)后時間的延長神經(jīng)功能評分呈現(xiàn)降低的趨勢，其中黃芪注射液鞘內(nèi)注射組術(shù)后2 h、8 h、24 h神經(jīng)功能評分均明顯低于其他2組(P均<0.05)，黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后8 h、24 h神經(jīng)功能評分均明顯低于缺血再灌注組(P均<0.05)；假手術(shù)組術(shù)后1 d、3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；缺血再灌注組術(shù)后3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)明顯少于假手術(shù)組(P均<0.05)，黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后1 d、3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)均顯著多于缺血再灌注組(P均<0.05)，且黃芪注射液鞘內(nèi)注射組明顯多于黃芪注射液腹腔注射組(P均<0.05)。結(jié)論鞘內(nèi)注射黃芪注射液能夠有效減輕局灶性腦缺血大鼠神經(jīng)功能缺損程度，促進神經(jīng)干細胞增殖。

鞘內(nèi)注射；局灶性腦缺血；神經(jīng)上皮干細胞蛋白

局灶性腦缺血又被稱為缺血性腦卒中，主要是由于大腦內(nèi)血液供應(yīng)系統(tǒng)障礙引起腦組織缺氧缺血，最終造成相應(yīng)區(qū)域腦梗死性壞死或神經(jīng)元喪失而產(chǎn)生神經(jīng)功能缺損癥狀。相關(guān)研究表明，我國是腦血管疾病高發(fā)國家，每年新發(fā)病例大約在200萬，約有150萬死亡，且存活者中約有70%患者存在神經(jīng)功能障礙，給患者家庭和社會帶來沉重的負(fù)擔(dān)[1]。黃芪注射液是當(dāng)前治療缺血性腦血管疾病常用藥物，其不僅能夠改善病變組織及周圍微環(huán)境，且可促進病變區(qū)域神經(jīng)干細胞(NSC)的增殖和分化[2]。但中藥注射液不易透過血腦屏障，故傳統(tǒng)給藥方式靜脈、口服等削弱了藥物的作用，而鞘內(nèi)注射給藥是一種簡便有效的途徑[3]。基于此，本研究通過實驗探討了不同途徑給予黃芪注射液對大鼠局灶性腦缺血后神經(jīng)上皮干細胞蛋白(Nestin)表達的影響，從而為中藥制劑治療腦梗死提供更有效的途徑。

1　實驗資料

1.1實驗動物健康SD大鼠，月齡4～7個月，體質(zhì)量(220±20)g，貴陽中醫(yī)學(xué)院實驗動物中心提供；飼養(yǎng)條件：50%相對濕度，22 ℃，自由飲食進水。

1.2藥物黃芪注射液，神威藥業(yè)有限公司生產(chǎn)，國藥準(zhǔn)字Z13020999，10 mL/支，含生藥1 g。

1.3主要試劑與儀器Nestin免疫組化試劑盒，上海研吉生物科技有限公司。其他試劑均為國產(chǎn)分析純；Olympus IX71-22FL/PH 型熒光顯微鏡，日本；CoolSNAP-Pro cf Color Digital Kit顯微成像系統(tǒng)，美國Media Cybernetics公司；ELT-13V-85 型超低溫冰箱，美國HARRIS公司。

1.4實驗方法

1.4.1分組將80只SD清潔大鼠隨機分為假手術(shù)組、缺血再灌注組、黃芪注射液鞘內(nèi)注射組以及黃芪注射液腹腔注射組，每組20只。

1.4.2模型的制備

1.4.2.1線栓的制備將直徑0.205 mm、長約4 cm的尼龍魚線頭端用酒精燈外焰烤鈍，使其呈圓形膨大，直徑0.28～0.44 mm。在距頭端18 mm和21 mm上分別作上標(biāo)記，浸入0.1%多聚L-賴氨酸溶液中過夜，取出放在60 ℃烤箱條件下1 h備用。

1.4.2.2大鼠大腦中動脈阻斷(MCAO)局灶缺血模型的制備除假手術(shù)組外，其余組均采用線栓法造成MCAO模型。參考ZeaLongas方法，略有改良：大鼠稱質(zhì)量，用10%水合氯醛以0.35 mL/100 g腹腔內(nèi)注射麻醉，麻醉成功后，將大鼠仰臥固定于手術(shù)臺上，術(shù)區(qū)備皮，0.5%碘伏消毒，鋪洞巾。取頸部正中縱切口，長約2 cm，依次暴露頜下腺、胸鎖乳突肌、肩胛舌骨肌，分別用自制小拉鉤拉向兩旁固定，選取左側(cè)大腦中動脈(MCA)做缺血側(cè)，右側(cè)為正常對照。于10倍手術(shù)顯微鏡下分離左側(cè)頸總動脈(CCA)、頸外動脈(ECA)及其分支甲狀腺上動脈和枕動脈、頸內(nèi)動脈(ICA)及其分支翼腭動脈，用雙極電凝器電凝并切斷頸外動脈分支甲狀腺上動脈和枕動脈，用翼腭鉤鉤取翼腭動脈，3.0手術(shù)線靠近根部結(jié)扎，暫留取線頭以供提拉用，于ECA處分出甲狀腺上動脈和枕動脈后的遠端，結(jié)扎ECA，在結(jié)扎線遠端電凝并切斷，隨后ICA和CCA分別置顯微動脈夾，在ECA斷端距動脈分叉3 mm處的動脈壁上用顯微手術(shù)剪刀側(cè)切小口，插入備用線栓，頭端至CCA分叉處調(diào)整線栓走向，使其與ICA近一直線，移去ICA夾，線栓至ICA顱內(nèi)段時迅速推進，線栓插入深度約18 mm，扎緊ICA，以防線栓移位及出血，血管外留線約10 mm，移去CCA動脈夾，觀察無滲血后縫合皮膚。術(shù)中保持室內(nèi)溫度25 ℃，保持肛溫37 ℃。術(shù)后30 min用乙醚再次麻醉大鼠后將尼龍線輕輕拔退約1 cm，此時記為再灌注0 h。假手術(shù)組僅切口皮膚，分離左側(cè)CCA，插線深度為9 mm。將麻醉蘇醒后的大鼠放回鼠籠，單籠飼養(yǎng)，自由飲食，剔除發(fā)生呼吸困難、出血量過多的大鼠。

1.4.2.3大鼠鞘內(nèi)置管模型的制備①導(dǎo)管的制備：選取聚乙烯硬膜外導(dǎo)管，根據(jù)鞘內(nèi)置管要求將其剪成10 cm長，然后血管鉗夾住導(dǎo)管的兩端，放置在80～100 ℃的熱水中加熱，待導(dǎo)管變軟后分別從導(dǎo)管兩側(cè)用力向外拉伸，使其外徑減少0.2 mm為最佳，接著采用微量注射器將導(dǎo)管容量定到20 μL，將導(dǎo)管多余部分減掉，備用。②麻醉誘導(dǎo)及切口定位：大鼠腹腔注射10%水合氯醛400 mg/kg進行麻醉誘導(dǎo)，麻醉后剃除大鼠頸腰部毛發(fā)，并將其俯臥位固定在手術(shù)臺上，以大鼠兩側(cè)髂棘連線為L6棘突，然后再向上數(shù)3個間隙(L3—4)定為手術(shù)切口。③手術(shù)方法：于L3—4間隙處做長0.8～1.0 cm的皮膚縱向切口,依次切開皮膚、 皮下筋膜,顯露肌層,在棘突旁用尖刀背鈍性分離附著于L3—4棘突一側(cè)的肌肉,暴露白色椎板,在L3—4兩關(guān)節(jié)突結(jié)合處內(nèi)側(cè),用鑷子夾住導(dǎo)管尖端輕柔地將導(dǎo)管向上置入1.5～2.0 cm；置管成功后，大鼠會產(chǎn)生甩尾反射，且導(dǎo)管內(nèi)可見腦脊液流出。④導(dǎo)管固定：導(dǎo)管放置成功后，固定于皮下筋膜處，并將導(dǎo)管另一端經(jīng)過皮下隧道從頸部引出，外露約1.5 cm，最后進行縫合并固定，并采用消毒針頭將導(dǎo)管外口堵住，以免腦脊液外溢。

1.4.3造模前后干預(yù)方法分別于術(shù)前30 min及術(shù)后6 h，假手術(shù)組、缺血再灌注組鞘內(nèi)注射生理鹽水，每次30 μL/kg；黃芪注射液鞘內(nèi)注射組鞘內(nèi)注射30 μL/kg黃芪注射液，黃芪注射液腹腔注射組按5 mL/kg腹腔注射給藥(用藥劑量參照成人肌注與鞘內(nèi)給藥比例)。

1.5觀察指標(biāo)

1.5.1神經(jīng)功能評分在術(shù)后1，2，4，8，24 h觀察肢體癱瘓、轉(zhuǎn)圈等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，并進行提尾懸空實驗。參考MACO局灶缺血模型神經(jīng)功能評分(ZeaLonga5分評分)標(biāo)準(zhǔn)[4]，分別在術(shù)后4，8，24 h進行評分。0分：無神經(jīng)損傷癥狀；1分：不能完全伸展對側(cè)前爪；2分：向?qū)?cè)轉(zhuǎn)圈；3分：向?qū)?cè)傾斜；4分：不能自發(fā)行走，意識喪失。

1.5.2Nestin表達情況采用免疫組化法檢測術(shù)后1 d、3 d、7 d Nestin表達情況。術(shù)后1 d、3 d每組每次隨機選7只，術(shù)后7 d每組6只。在戊巴比妥鈉40 mg/kg 腹腔注射麻醉后開胸，經(jīng)升主動脈插管,然后采用150 mL生理鹽水沖去血液，繼而灌注含40 mg/L 多聚甲醛的0.1 mol/L的磷酸緩沖液(PBS,pH 7.4)350 mL，灌注后立即取延髓放置于相同的新鮮灌注液中固定，至組織塊沉底。洗去表面的固定液,取材，采用梯度乙醇脫水，石蠟包埋，切片，片厚約8 μm。然后將切片放置在60 ℃烤箱中1 h，取出進行梯度脫水、脫蠟，并采用PBS進行沖洗，3%過氧化氫消除內(nèi)源性過氧化物酶，切片于0.01 mol/L檸檬酸鹽緩沖液中行微波抗原修復(fù),25 min;冷卻后,滴加抗原修復(fù)液30 min,雙蒸水洗; 滴加正常山羊血清60 min,不洗,甩去多余液體;滴加小鼠抗大鼠Nestin一抗(1∶ 2 000,Sigma),室溫下(25 ℃)孵育1 h,再4 ℃下過夜,PBS洗;滴加生物素化山羊抗小鼠IgG(博士德二抗試劑盒)室溫下60 min,PBS洗;滴加試劑SABC,室溫60 min,PBS洗15 min×4次;DAB顯色(博士德),室溫下20 min,雙蒸水多次洗滌;脫水、透明,中性樹膠封片。上述沒有提及洗滌時間均為10 min×3次。陰性對照實驗中采用正常山羊血清和磷酸鹽緩沖液PBS代替Nestin 一抗，其余步驟同上。最后取免疫組化反應(yīng)陽性切片的相鄰切片HE染色進行病理觀察。切片在光鏡的統(tǒng)一放大倍數(shù)(10×40)下,由攝像機攝取細胞圖像輸入MIAS-300型黑白圖像分析系統(tǒng),設(shè)置相等的檢測窗口面積為平均陽性細胞面積。隨機選相互不重疊的10個視野計算Nestin 陽性細胞數(shù)。

1.6統(tǒng)計學(xué)方法所得數(shù)據(jù)均輸入計算機中，并采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計處理，計量資料數(shù)據(jù)采用 表示，兩兩間比較采用Student-Newman-Keuls檢驗；P<0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)　　果

2.1神經(jīng)功能評分假手術(shù)組術(shù)后1 h、2 h、8 h、24 h神經(jīng)功能評分均為0分；而缺血再灌注組、黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后1 h神經(jīng)功能缺損評分比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；隨著術(shù)后時間的延長3組神經(jīng)功能評分呈現(xiàn)降低的趨勢，而黃芪注射液鞘內(nèi)注射組術(shù)后2 h、8 h、24 h神經(jīng)功能評分均明顯低于其他2組(P均<0.05)，黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后8 h、24 h神經(jīng)功能評分均明顯低于缺血再灌注組(P均<0.05)。見表1。

表1　4組大鼠腦缺血后各時刻神經(jīng)功能評分比較±s，分)

注：①與假手術(shù)組比較，P<0.05；②與缺血再灌注組比較，P<0.05；③與黃芪注射液腹腔注射組比較，P<0.05。

2.2腦組織中Nestin表達情況假手術(shù)組術(shù)后1 d、3 d、7 d腦組織中Nestin陽性細胞數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；缺血再灌注組呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，而黃芪注射液鞘內(nèi)注射組和黃芪注射液腹腔注射組呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢；與假手術(shù)組比較，缺血再灌注組術(shù)后3 d、7 d腦組織中Nestin陽性細胞數(shù)顯著減少(P均<0.05)，黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后1 d、3 d、7 d均顯著增多(P均<0.05)；與缺血再灌注組比較，黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后1 d、3 d、7 d 腦組織中Nestin陽性細胞數(shù)均顯著增多(P均<0.05)，且黃芪注射液鞘內(nèi)注射組均明顯高于黃芪注射液腹腔注射組(P均<0.05)。見表2。

表2　4組大鼠腦組織中Nestin表達情況，個)

注：①與假手術(shù)組比較，P<0.05；②與缺血再灌注組比較，P<0.05；③與黃芪注射液腹腔注射組比較，P<0.05。

3　討　　論

腦缺血后病理生理變化極為復(fù)雜，急性期主要表現(xiàn)為神經(jīng)細胞凋亡，慢性期主要表現(xiàn)為神經(jīng)功能重建和腦組織修復(fù)。目前關(guān)于腦缺血后神經(jīng)細胞凋亡的發(fā)病機制尚不明確。但相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，腦缺血引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性氨基酸尤其是谷氨酸的釋放以及重攝取受阻礙，將會導(dǎo)致突觸后膜氨基酸受體激活，造成神經(jīng)元損傷，最終造成大量神經(jīng)細胞壞死、凋亡[5-6]。傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，哺乳動物中樞神經(jīng)元是終極細胞，若神經(jīng)元損傷后將會喪失再生能力。近年來隨著對干細胞的研究深入，不僅顛覆了上述觀點，同時也為腦缺血后恢復(fù)期以及后遺癥期神經(jīng)細胞的修復(fù)和再生帶來了新的契機。神經(jīng)干細胞是一種具有分化為星形膠質(zhì)細胞、神經(jīng)元細胞及少突角質(zhì)細胞的能力，且可自我更新并能夠提供大腦腦組織細胞的細胞。Nestin是一種中間絲蛋白Ⅵ，也是神經(jīng)干細胞的標(biāo)記蛋白，其主要分布在細胞質(zhì)中，表達于中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細胞中[7]。Nestin的表達起始于神經(jīng)板的形成，在神經(jīng)遷移及神經(jīng)分化開始后逐漸消失[8]。Nestin基因可能主要在神經(jīng)干細胞階段表達。當(dāng)腦組織發(fā)生缺血等病理改變時，將會導(dǎo)致大量的神經(jīng)干細胞定向遷移、分化或增殖等，從而修復(fù)受損組織結(jié)構(gòu)。國外學(xué)者研究認(rèn)為，雖然在腦組織缺血的狀況下，機體自身可以激活腦組織中神經(jīng)干細胞的增殖，但是在沒有任何干預(yù)措施下，腦缺血誘導(dǎo)產(chǎn)生神經(jīng)干細胞數(shù)量極為有限，且多數(shù)增殖的神經(jīng)干細胞很容易通過凋亡機制迅速死亡，因此認(rèn)為腦缺血后自我修復(fù)和適應(yīng)性反應(yīng)尚不能改善腦缺血的神經(jīng)功能[9]。基于此，有學(xué)者提出，促進腦組織中神經(jīng)干細胞的增殖以及存活，可能是促進腦組織神經(jīng)功能的恢復(fù)，實現(xiàn)治療腦缺血的一個潛在作用的新靶點[10]。

局灶性腦缺血在中醫(yī)學(xué)中屬于“中風(fēng)”的范疇，其病因主要與痰、虛、風(fēng)、火、瘀等有關(guān)，其發(fā)病機制主要為氣虛血瘀，因此治療應(yīng)以益氣活血為主。黃芪是傳統(tǒng)的益氣藥物，其主要成分為黃芪皂苷、黃芪酮以及黃芪多糖等，具有健脾益肺、利尿脫毒、補氣通陽之功效。現(xiàn)代藥理研究表明，黃芪不僅具有抗血小板聚集、增加毛細血管抵抗力、調(diào)節(jié)血壓、正性肌力作用，同時還具有改善血-腦屏障通透性，增加大腦中營養(yǎng)因子的分泌和局部血流量，提高ATP酶的活性，降低缺血腦組織興奮性氨基酸含量和自由基含量，抗腦損傷以及促進神經(jīng)功能恢復(fù)的效應(yīng)[11]。有研究發(fā)現(xiàn)，黃芪注射液在沒有血清和其他細胞因子的條件下，可誘導(dǎo)室管膜前下區(qū)(SVZa)神經(jīng)干細胞的定向分化，同時流式細胞儀檢測發(fā)現(xiàn)，在SVZa分化的細胞中有60%的神經(jīng)元為酪氨酸羥化酶陽性神經(jīng)元，故認(rèn)為黃芪注射液對神經(jīng)元具有一定的保護作用[12]。韋云飛等[13]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪注射液可有效促進缺血后腦組織中Nestin表達，同時可促進神經(jīng)干細胞分化為神經(jīng)膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元，在神經(jīng)元發(fā)育及修復(fù)中具有重要作用。

鞘內(nèi)注射即蛛網(wǎng)膜下腔注射，使藥物直接作用于腦脊液中，從而彌補血腦屏障造成的腦組織中藥物有效濃度不足[14]。有研究表明，鞘內(nèi)注射同位素標(biāo)記白蛋白，可在5 h左右到達腦底表面蛛網(wǎng)膜下腔；同時此種給藥方式還可促使藥物隨著腦脊液循環(huán)自然到達蛛網(wǎng)膜下腔各腦池中，從而彌散于整個腦室系統(tǒng)[15]。

本研究結(jié)果顯示，缺血再灌注組、黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組隨著術(shù)后時間的延長神經(jīng)功能評分呈現(xiàn)降低的趨勢；其中黃芪注射液鞘內(nèi)注射組術(shù)后2 h、8 h、24 h神經(jīng)功能評分明顯低于其他2組，黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后8 h、24 h神經(jīng)功能評分均明顯低于缺血再灌注組；假手術(shù)組術(shù)后1 d、3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義；缺血再灌注組術(shù)后3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)明顯少于假手術(shù)組，黃芪注射液鞘內(nèi)注射組、黃芪注射液腹腔注射組術(shù)后1 d、3 d、7 d腦組織Nestin陽性細胞數(shù)均顯著多于缺血再灌注組，且黃芪注射液鞘內(nèi)注射組明顯多于黃芪注射液腹腔注射組。表明鞘內(nèi)注射黃芪注射液可明顯減輕局灶性腦缺血后大鼠神經(jīng)功能的損傷程度，促進腦缺血后神經(jīng)干細胞的增殖，有助于腦缺血后神經(jīng)組織的重建。但是其具體機制還需要進一步深入研究。

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Study on the effects of intrathecal injection of astragalus injection on neural stem cells after focal cerebral ischemia

SHU Jianzhong

(Chongqing Hospital of Traditional Chinese Medicine,Chongqing 400021,China)

Objective It is to explore the effects of intrathecal injection of astragalus injection on neural stem cells after focal cerebral ischemia.Methods 80 healthy SD rats were randomly divided into sham operation group (A group),ischemia reperfusion group (B group),intrathecal injection of astragalus injection group (C group) and intraperitoneal injection of astragalus injection group (D group) 4 groups,with 20 rats in every group,who were established permanent middle cerebral artery occlusion model.The mice in the C and D groups were respectively given intrathecal injection and intraperitoneal injection of astragalus injection,which in the A and B groups were given intrathecal injection of normal saline,then the expressions of neuroepithelial stem cell protein(Nestin) of the mice in the 4 groups were observed by immunohistochemical method.Results The nerve function scores in the A group after 1 h,2 h,8 h,24 h of operation were 0,of which the B,C and D groups decreased with the extension of time,and the degrees of decline of scores in the C group after 2 h,8h and 24 h of operation were significantly higher than those of the other two groups (P<0.05),and the scores of the D group after 8 h,24 h of operation were significantly lower than those of the B group (P<0.05).There was no difference in the positive number of Nestin positive cells in brain tissues in the A group after 1 d,3 d and 7 d of operation (P>0.05).Compared with the ositive number of Nestin positive cells in brain tissues in the A group,those in the B group after 3 d and 7 d of operation were significantly decreased,of which the C and D groups after 1 d,3 d and 7 d were significantly increased(P<0.05).Compared with the ositive number of Nestin positive cells in brain tissues in the B group,those in the C and D groups after 1 d,3 d and 7 d were signifciantly increased(P<0.05),of which the C groups after 1 d,3 d and 7 d were obviously higher than those of the D group(P<0.05).Conclusion Intrathecal injection of astragalus injection can effectively reduce the degrees of neurological deficit and promote the expression of Nestin in brain tissues,which plays a significant role on neural stem cell proliferation in rats after focal cerebral ischemia.

intrathecal injection; focal cerebral ischemia; neuroepithelial stem cell protein

舒建中，男，副主任醫(yī)師，研究方向為中西醫(yī)結(jié)合診治腦血管病。

貴州省中醫(yī)藥管理局課題(QZYY2011-29)

10.3969/j.issn.1008-8849.2016.16.002

R-332

A

1008-8849(2016)16-1714-04

2016-01-30